determination of rock hardness test …astm, 2013, standard test method for determination of rock...

KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ

MADEN MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

KAYA MEKANİĞİ LABORATUVARI

Deney Sorumlusu: Arş. Gör. Serkan KAYA

Ders Sorumlusu: Prof. Dr. Ayhan KESİMAL

TRABZON - 2019

SCHMIDT ÇEKİCİ İLE KAYA SERTLİK TAYİNİ DENEYİ

DETERMINATION OF ROCK HARDNESS TEST (SCHMIDT HAMMER)

Amaç ve Genel Bilgiler:

Bu deney, Schmidt çekici kullanılarak, kayaçların Schmidt geri sıçrama (Schmidt

sertliği) değerinin tayini ve dolaylı olarak tek eksenli sıkışma dayanımlarının saptanması

amacıyla yapılır (Ulusay vd., 2001). Schmidt çekici 1948 yılında beton numunelerinin tek

eksenli basınç dayanımı (σc) tahmini için geliştirilmiş basit bir deney düzeneğidir (Schmidt,

1951). 1960’lı yıllardan itibaren de kaya mekaniği alanında kullanılmaya başlanmıştır.

Schmidt çekici aynı zamanda beton ve kayaç numunelerinin yüzey sertliklerinin de

belirlenmesinde kullanılmaktadır.

Schmidt çekiçleri darbe enerjilerine göre sınıflandırıldığında 2’ye ayrılmaktadır.

Bunlar; L ve N tipi çekiçlerdir. L tipi çekiçlerin darbe enerjisi 0,735 Nm’dir ve N tipi Schmidt

çekicinin darbe enerjisi 2,207 Nm’dir. Ancak laboratuvarda karot numuneleri üzerine sertlik

deneyi yapılırken N tipi çekiç yerine L tipi çekiç kullanılmaktadır.

Kullanım modellerine göre Schmidt çekiçleri 3’e ayrılmaktadır. Bunlar basit Schmidt

çekiçleri, kâğıt kayıtlı Schmidt çekiçleri ve dijital Schmidt çekiçleridir. Basit Schmidt

çekiçleri klasik çekiçler olarak ta adlandırılan çekiçlerdir ve şematik görünümü ile örnek

çekiç resmi Şekil 1ve 2’de verilmiştir.

Şekil 1. Schmidt çekicinin genel kısımları






TRABZON - 2019

Şekil 2. Klasik bir Schmidt çekici

Klasik çekiçler ilk Schmidt çekici türleridir ve ilk icat edildiklerinden bugüne aynı

şekilde gelmişlerdir. Sertlik değeri ölçülecek olan kayaç ya da beton numunesinin üzerine

yerleştirilen çekiç numuneye bastırılarak göstergedeki geri sıçrama değeri okunur. Kâğıt

kayıtlı ve dijital Schmidt çekiçlerinin klasik Schmidt çekiçlerinden farkı geri sıçrama

değerinin okunma şeklidir (Şekil 3).

Şekil 3. (a) Kâğıt kayıtlı çekiç (b) Dijital çekiç






TRABZON - 2019

Kâğıt kayıtlı çekiçte geri sıçrama değeri kâğıt haznesinde bulunan kâğıtların üzerine

işlenir ve bu şekilde çoklu okumalar için kayıt kolaylığı sağlanır. Dijital Schmidt çekicinde

ise geri sıçrama değeri dijital olarak cihaz tarafından ölçülür ve göstergede gösterilir. Dijital

çekiçlerin diğer bir özelliği geri sıçrama katsayısı denilen ve yeni bir ölçüm sistemi olan bir

parametreyi de geri sıçrama değeri ile birlikte verebilmesidir. Bu yeni ölçüm sisteminin eski

sisteme göre üstünlükleri bulunmaktadır. Bu üstünlüklerin bazıları: * Elde edilen değer dijital

olarak elde edilmektedir. * Elde edilen değer vuruş açısından bağımsızdır. Klasik çekiçlerde

vuruş açısı elde edilen değer açısından önemlidir. Tüm değerler düşey vuruş açısına göre

düzeltilmektedir. Ancak geri sıçrama katsayısı hangi açıyla vurulduğundan bağımsızdır.

* Ölçüm aralığı klasik çekiçlerden daha fazladır. Bu sayede daha hassas ölçüm

yapılabilmektedir.

Schmidt çekici ile deney yapılırken dikkat edilmesi gereken bir diğer husus ise deney

yapılmadan önce çekicin kalibrasyon örsü kullanılarak kalibre olup olmadığının kontrol

edilmesidir. Schmidt çekiçleri kullanıldıkça dinamik darbelere maruz kaldıklarından ötürü

Şekil 1’de görülen kalibrasyon vidasının ayarı bozulabilmektedir. Bundan dolayı çekicin

doğru değerler verip vermediğinin kontrolü yapılarak, değerlerin şaştığı belirlenirse çekicin

ayarlarının yapılması gerekmektedir. Şekil 4’te kalibrasyon örsü görülmektedir.

Şekil 4. Dijital Schmidt çekici kalibre edilirken






TRABZON - 2019

Schmidt çekici deneyi hem arazide hem de laboratuvarda yapılabilmektedir. Bu deney

föyünde arazide yapılan deneylerden bahsedilmeyecektir yalnızca laboratuvarda yapılan

deneylerden bahsedilecektir. Laboratuvarda sertlik ölçümleri genellikle karot numuneleri

üzerinde gerçekleştirilmektedir. Bu deneyler gerçekleştirilirken ayrıca numune beşiklerine

ihtiyaç duyulmaktadır. Bu numune beşikleri U tipi ve V tipi olmak üzere iki tanedir. Şekil 5

‘te U ve V tipi numune beşikleri görülmektedir.

Şekil 5. (a) U tipi numune beşiği (b) V tipi numune beşiği

Schmidt çekici deneyleri genellikle iki farklı standarda göre gerçekleştirilmektedir. Bu

standartlar ISRM (1981) ve ASTM (2013)’tür. İki standardın karşılaştırılması Tablo 1’de

verilmiştir.






TRABZON - 2019

Tablo 1. Deney standartlarının karşılaştırılması

Parametre ISRM (1981) ASTM (2013)

Karot boyutu NX veya daha büyük NX veya daha büyük ve en az 15 cm

boyunda

Blok numune kenar

boyutu

6 cm 15 cm

Uygulama sınırı Önemli değil σc = 1-100 MPa

Darbe Sayısı Farklı noktalara 20

darbe

Farklı noktalara 10 darbe

Hesaplama Yöntemi Ölçülen 20 darbe

büyükten küçüğe

sıralanarak en büyük 10

tanenin ortalaması

alınır.

10 vuruşun ortalaması alınır ve

ortalamadan 7 birim sapanlar

hesaplamadan çıkarılarak tekrar

ortalama alınır

Daha öncede söz edildiği gibi Schmidt çekici deneyleri beton ve kaya numunelerinin

tek eksenli basınç dayanımlarının dolaylı olarak tahmin edilmesinde kullanılmaktadır. Bu

amaca yönelik yapılan ilk ve en kapsamlı çalışma Deere ve Miller (1966)’a aittir ve tek

eksenli basınç dayanımının tahminine yönelik olarak Şekil 6’daki abakı geliştirmişlerdir.






TRABZON - 2019

Şekil 6. Schmidt sertliğinden tek eksenli basınç dayanımının tahmini için oluşturulan

abak (Deere ve Miller, 1966).






TRABZON - 2019

KAYNAKLAR

ASTM, 2013, Standard Test Method for Determination of Rock Hardness by Rebound

Hammer Method, American Standards for Testing and Materials, D5873-14, United States, p.

6.

Deere, D.V. ve Miller, R.L., 1966, Engineering Classification and Index Properties of Intact

Rock, Department of Civil Engineering, University of Illinois, Urbana, 90-101.

ISRM, 1981. Rock Caharacterization, Testing and Monitoring: ISRM suggested Methods.

E.T. Brown (ed.), Pergamon Press, 211 s.

Schmidt, E., 1951, A non-destructive concrete tester, Concrete, 59, 34–35.

Torabi, S. R, Ataei, M. and Javanshir, M., 2010, Application of Schmidt rebound number for

estimating rock strength under specific geological conditions. 1, 2, 1-8.

Ulusay, R., Gökçeoğlu, C. ve Binal, A. 2001. Kaya Mekaniği Laboratuvar Deneyleri, 1.

Baskı, TMMOB Jeoloji Mühendisleri Odası, Ankara, 161 s.

Hazırlayan: Arş. Gör. Dr. Serdar YAŞAR






TRABZON - 2019

SORULAR

Kaya mekaniği laboratuvarında Schmidt çekici kullanılarak yapılan sertlik belirleme

deneyinde aşağıdaki sonuçlar elde edilmiştir. Kullanılan kayaç numunesinin birim hacim

ağırlığı 2X kN/m3 tür. (X= Öğrenci numarasının son hanesi)

Schmidt Çekici Konumu: Düşeyde (90°)

Nokta No Schmidt Çekici Değeri

1 40

2 53

3 43

4 50

5 42

6 48

7 35

8 52

9 38

10 47

11 52

12 51

13 45

14 37

15 49

16 39

17 48

18 41

19 50

20 40






TRABZON - 2019

1. Elde edilen sertlik değerlerini ISRM (1981) ve ASTM (2013) standartlarına göre

hesaplayınız (30p). (ASTM için ilk 10 noktayı kullanınız)

2. Elde edilen sertlik değerlerinden faydalanarak, numunenin tek eksenli basınç dayanımını

iki standarda göre hesaplayınız ve karşılaştırınız. Bu hesaplamada Deere ve Miller (1966)’nın

önerdiği abakı kullanın ve üzerinde yaptığınız işaretlemeleri raporunuzda açıkça gösterin

(30p). (Birim hacim değerleri için iki basamaklı 2X kN/m3 sayısı kullanılacak, X yerine

her öğrenci kendi öğrenci numarasının son hanesini yazacaktır. Örneğin, Öğrenci No:

313012 ise birim hacim ağırlık: 22 kN/m3)

3. Ayrıca literatür araştırması yaparak farklı araştırmacıların Schmidt sertliğinden yararlanarak tek

eksenli basınç dayanımının tahmini için önerdiği formüllerden seçeceğiniz 2 tanesini kullanarak

numunenizin tek eksenli basınç dayanımını hesaplayınız (20p).

4. N tipi çekiçlerin uygulama alanlarından kısaca bahsediniz (10p).

*Rapor düzeni (10p)

determination of rock hardness test …astm, 2013, standard test method for determination of rock...

Documents